Les Rollups d'Ethereum sont centralisés : exploration des ordonnanceurs décentralisés

1. Points clés

• Le tri des transactions est devenu un problème de plus en plus grave dans le domaine de Layer 2(L2). Le principal rôle des L2 rollups est de fournir un environnement sécurisé pour les transactions à faible coût. Les L2 rollups offrent une couche d'exécution pour les utilisateurs, puis soumettent les données de transaction à la couche supérieure Layer 1(L1), comme Arbitrum, Optimism, zkSync d'Ethereum.

• Le séquenceur est une entité autorisée à regrouper ces transactions. Le séquenceur reçoit les transactions non ordonnées des utilisateurs, les traite hors chaîne en groupes, puis génère un lot de transactions ordonnées compressées. Ces transactions peuvent ensuite être incluses dans un bloc et envoyées au L1 parent.

• Les rollups n'ont en réalité pas besoin de séquenceur ; c'est simplement un choix de conception fait pour offrir une meilleure expérience aux utilisateurs, afin d'obtenir des frais plus bas et des vitesses de confirmation des transactions plus rapides. Par exemple, tout comme la plupart des rollups utilisent la couche de base d'Ethereum pour obtenir la disponibilité des données, ils peuvent également utiliser la couche de base pour le tri. Cependant, la couche de base d'Ethereum peut être relativement inefficace et coûteuse. Cela signifie qu'à ce jour, chaque projet principal de rollup L2 a découvert qu'il est plus pratique, moins cher et plus convivial pour les utilisateurs d'exécuter un séquenceur centralisé.

• Étant donné que le sélecteur contrôle l'ordre des transactions, il a le droit de réviser les transactions des utilisateurs ( bien qu'une révision complète soit peu probable, car les utilisateurs peuvent soumettre directement des transactions à L1 ). Le sélecteur peut également extraire la valeur maximale pouvant être extraite (MEV), ce qui peut entraîner des pertes économiques pour la communauté des utilisateurs. De plus, la disponibilité peut également être un gros problème, c'est-à-dire que si le seul sélecteur centralisé tombe en panne, alors les utilisateurs ne pourront pas utiliser ce sélecteur, et l'ensemble du rollup sera affecté.

• La solution est un ordonnanceur partagé et décentralisé. L'ordonnanceur partagé fournit essentiellement des services décentralisés pour les rollups. En plus de résoudre des problèmes tels que la censure, l'extraction MEV et la disponibilité, l'ordonnanceur partagé introduit également des fonctionnalités inter-rollups, ouvrant ainsi de nouvelles possibilités. Espresso, Astria et Radius développent des solutions d'ordonnancement partagé innovantes, chacune ayant des fonctionnalités uniques dans leur architecture respective. Espresso tente d'utiliser EigenLayer pour diriger son réseau, tandis qu'Astria maintient des liens étroits avec le réseau de disponibilité de données modulaire Celestia. Radius, quant à lui, a introduit son mempool cryptographique unique dans la conversation.

2. Introduction

Avec la popularité croissante de l'écosystème des rollups L2 d'Ethereum, un aspect souvent négligé est celui des ordonnanceurs. Les ordonnanceurs sont responsables du tri des transactions, et l'utilisation d'un ordonnanceur via un rollup peut offrir une meilleure expérience utilisateur, des frais plus bas et des confirmations de transaction plus rapides. Cependant, le problème est que, jusqu'à présent, toutes les principales entreprises L2 d'Ethereum ont constaté qu'il était plus pratique, convivial et moins coûteux de faire fonctionner leur propre ordonnanceur centralisé unique. Étant donné le pouvoir que les ordonnanceurs détiennent en matière de révision des transactions, d'extraction de MEV et de création de problèmes d'utilisabilité des points de défaillance uniques (, cela pourrait être considéré comme un résultat indésirable et ne correspond pas à l'esprit des cryptomonnaies.

Bien que la plupart des entreprises de cryptomonnaie aient intégré les problèmes de décentralisation de leurs propres ordonnanceurs dans leur feuille de route, il n'y a pas encore de véritable consensus sur la manière de réaliser cette décentralisation. Nous devrions également noter qu'Arbitrum et Optimism ont lancé leurs propres solutions depuis le second semestre 2021, et on peut dire qu'ils n'ont pas encore réalisé de progrès substantiels en matière d'ordonnanceurs décentralisés.

Dans ce rapport, nous examinerons attentivement le rôle des ordonneurs et l'état actuel de l'espace rollup d'Ethereum. Ensuite, nous explorerons en profondeur les projets qui étudient des solutions, à savoir les réseaux d'ordonnancement partagés décentralisés. Nous détaillerons ces projets et ce qui rend leurs solutions uniques. Nous réfléchirons également à ce que cela pourrait signifier pour le développement futur du domaine des rollups L2 d'Ethereum.

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3. Qu'est-ce qu'un ordonnanceur ?

En d'autres termes, la blockchain est un registre de données distribué, composé de données de transaction horodatées, triées par blocs. À l'origine, ces données de transaction étaient désordonnées et non organisées. Après tri, elles peuvent être organisées en blocs et exécutées pour créer un nouvel état de la blockchain. Pour des blockchains de première couche comme Ethereum, ce tri des transactions se produit au sein de la couche de base d'Ethereum elle-même.

Dans la solution de scalabilité la plus populaire d'Ethereum — Layer-2 )L2( au niveau des rollups, le tri des transactions est devenu un problème de plus en plus sérieux. Rappelez-vous que le principal objectif des rollups est d'offrir aux utilisateurs un endroit sécurisé et peu coûteux pour effectuer des transactions. En termes simples, le rollup L2 fournit aux utilisateurs une couche d'exécution, puis soumet ses données de transaction au niveau supérieur L1, c'est-à-dire Arbitrum, Optimism, zkSync, etc. Les transactions groupées soumises à L1 contiennent généralement des centaines ou des milliers de transactions L2 compressées, réduisant ainsi le coût de l'envoi de données à L1.

Dans le monde des rollups L2, le séquenceur est l'entité ayant le pouvoir de classer les transactions en groupes. Le séquenceur reçoit des transactions désordonnées des utilisateurs, les traite hors chaîne en groupes, puis génère un lot de transactions compressées et ordonnées. Ces transactions peuvent ensuite être intégrées dans un bloc et envoyées au parent L1. Les transactions par lots peuvent également être sur la couche de disponibilité des données )DA(, qui est généralement Ethereum, utilisée par la plupart des rollups actuels ). Elle fournit également aux utilisateurs un engagement temporaire, c'est-à-dire qu'après avoir reçu la transaction d'un utilisateur, le séquenceur fournira un reçu quasi instantané comme "confirmation douce". Une "confirmation dure" est reçue après que la transaction a été envoyée à la couche L1.

( Pourquoi les Rollups doivent-ils utiliser des ordonnanceurs, pourquoi est-ce un problème ?

Fondamentalement, le sélecteur a un objectif très clair : améliorer l'expérience utilisateur. Utiliser le sélecteur pour les transactions L2 est similaire à utiliser une "voie rapide", ce qui signifie des frais plus bas et une confirmation de transaction plus rapide. En fait, le sélecteur peut compresser des centaines voire des milliers de transactions L2 en une seule transaction L1, ce qui permet d'économiser des frais de gaz. De plus, la confirmation douce fournie par le sélecteur signifie que les transactions rollup peuvent offrir aux utilisateurs une confirmation de bloc rapide. Cette combinaison aide à améliorer l'expérience des utilisateurs utilisant le rollup L2.

Il est important de se rappeler que les rollups n'ont pas besoin de séquenceurs ; c'est simplement un choix de conception fait pour une meilleure expérience utilisateur. Par exemple, tout comme la plupart des rollups utilisent Ethereum L1 pour améliorer la disponibilité des données, ils peuvent également l'utiliser pour le tri. Justin Drake de la fondation Ethereum a récemment qualifié cela de "basé sur les rollups". Cependant, la couche de base d'Ethereum est probablement relativement inefficace et coûteuse, en particulier compte tenu du volume élevé des transactions L2. Essentiellement, le débit des transactions des rollups sera limité par le taux de tri des données d'Ethereum L1. Les utilisateurs connaîtront également le même délai de confirmation des transactions que lors d'un échange sur Ethereum. Cela signifie qu'à ce jour, chaque projet de rollup L2 majeur a découvert qu'il est plus pratique, moins cher et plus facile à utiliser d'exécuter un séquenceur centralisé. Bien que les utilisateurs L2 puissent soumettre des transactions directement à L1 pour contourner le séquenceur, ils doivent payer des frais de gas pour la transaction à L1, et la transaction peut prendre plus de temps à être finalisée. Cela va en grande partie à l'encontre de l'objectif d'exécuter des transactions via un rollup L2.

Étant donné que le sélecteur contrôle l'ordre des transactions, il a théoriquement le droit de ne pas inclure les transactions des utilisateurs dans ). Cependant, si un utilisateur est capable et désireux de payer les frais de gas, il peut également soumettre des transactions directement au L1 (. Le sélecteur peut également extraire le MEV des groupes de transactions ), qui sera expliqué plus en détail plus tard ###, ce qui pourrait entraîner des pertes économiques pour les utilisateurs. Si un seul sélecteur est présent, comme c'est le cas actuellement pour toutes les principales transactions de rollup, le risque de décentralisation sera plus grand. Dans ce cas, la disponibilité pourrait devenir un problème, c'est-à-dire que si le seul sélecteur échoue, l'ensemble du rollup sera affecté. Un paramétrage avec plusieurs sélecteurs peut réduire ce risque.

Avec ce paramétrage, le triant peut être considéré comme un tiers de confiance semi-fiable pour l'utilisateur. Bien que le triant ne puisse pas empêcher l'utilisateur d'utiliser L2, il peut retarder les transactions de l'utilisateur, entraînant des frais de gas supplémentaires pour l'utilisateur, et tirer de la valeur des transactions de l'utilisateur.

( La pertinence de MEV

Le MEV est particulièrement important ici. Le MEV fait référence à la valeur obtenue de la production de blocs, dépassant les récompenses de blocs de minage de premier ordre ) ou de staking ( et les frais de gas. Il est extrait en manipulant les transactions dans le bloc, c'est-à-dire en incluant, en excluant et en modifiant l'ordre des transactions. Par exemple, les formes courantes d'extraction de MEV incluent les front-running et les attaques sandwich.

Étant donné le rôle que jouent les ordonneurs dans le L2 rollup, ils peuvent comprendre toutes les transactions des utilisateurs hors chaîne. De plus, comme ces ordonneurs sont généralement gérés par le projet lui-même ou par des équipes affiliées, comme la Fondation Optimiste de l'OP Mainnet et la Fondation Arbitrum pour Arbitrum One et Nova, de nombreux utilisateurs s'inquiètent de ne pas pouvoir voir les éventuelles extractions de MEV. Même sans ces préoccupations, avec les projets gérant leurs propres ordonneurs centralisés, la fiabilité et le degré de décentralisation de ces protocoles affecteront également les utilisateurs. La crédibilité et la décentralisation de ces protocoles seront certainement remises en question.

) État du marché des ordonneurs

Au moment de la rédaction de cet article, toutes les principales versions L2 d'Ethereum dépendent d'un ordonneur centralisé. Avec de plus en plus de transactions Ethereum transférées vers des solutions L2, bien que l'ensemble des validateurs d'Ethereum soit lui-même décentralisé, il semble qu'un grand nombre de transactions ###, c'est-à-dire celles effectuées sur L2, soient influencées par des forces centralisées sous la forme d'un unique ordonneur.

Comme prévu, la plupart de ces entreprises ont déjà résolu le problème de la décentralisation de leurs propres ordonnanceurs et l'ont intégré dans leur feuille de route. Bien que cela soit un signe positif indiquant que la décentralisation fait partie de la vision L2, nous devons noter qu'Arbitrum et Optimism ont lancé leurs propres solutions depuis la fin 2021, et on peut dire qu'ils n'ont pas encore réalisé de progrès substantiels en matière d'ordonnanceurs décentralisés.

La plupart des grandes entreprises semblent consacrer des ressources à l'amélioration de leurs produits et fonctionnalités de base, plutôt qu'à se concentrer sur la décentralisation. Ce n'est pas tout à fait une critique, car dans un environnement très concurrentiel, se concentrer sur la décentralisation avant d'avoir un produit compétitif n'est dans l'intérêt de aucune entreprise, ce qui est compréhensible dans une certaine mesure. Cependant, avec la maturation des entreprises de réseau, ce point de vue évolue et les discussions se tournent rapidement vers la décentralisation des classificateurs et l'amélioration de la crédibilité.

Autres questions

Il convient de souligner qu'il existe certaines discussions sur le degré de risque associé à la dépendance à des classeurs centralisés.

Comme mentionné ci-dessus, les ordonnanceurs contrôlent l'ordre des transactions, ils peuvent exclure les transactions des utilisateurs et extraire des MEV. Cependant, les ordonnanceurs ne peuvent finalement pas complètement exclure les utilisateurs des transactions de rollup. Les utilisateurs peuvent contourner les ordonnanceurs et soumettre directement des transactions à L1, (, tant qu'ils le souhaitent et sont prêts à payer les coûts de gas supplémentaires, ). Bien que des ordonnanceurs se comportant de manière inappropriée puissent entraîner des retards de transaction et des frais supplémentaires pour les utilisateurs, ils ne peuvent finalement pas effectuer une censure complète. Avant cela, aucune grande entreprise L2 ne s'est extrêmement concentrée sur la décentralisation de ses ordonnanceurs, ce qui est probablement l'une des raisons. Néanmoins, le fait que les ordonnanceurs réorganisent les transactions pour extraire des MEV reste un problème, en particulier dans des mempools privés comme OP Mainnet.

Peut-être que le plus grand problème réside dans la disponibilité. Étant donné que les principaux programmes de rollup fonctionnent avec un unique ordonneur centralisé, si ces ordonnateurs rencontrent des problèmes, l'ensemble du programme de rollup sera affecté négativement. Bien que les utilisateurs puissent toujours passer par un...